(57)【要約】【課題】耐久性の高いガラス製の成形型を提供する。【解決手段】成形型１は、上端面１０ａに成形面が形成された柱状のガラス製成形型本体１０と、成形型本体１０の下端角部１０ｃを周回して覆う金属製の保護膜１１とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端面に成形面が形成された柱状のガラス製成形型本体と、
上記成形型本体の下端角部を周回して覆う金属製の保護膜と、
を備えた成形型。
【請求項２】
請求項１に記載された成形型において、
上記保護膜は上記成形型本体の下端角部から下端面全面にわたって設けられている成形型。
【請求項３】
請求項１に記載された成形型において、
上記保護膜は上記成形型本体の下端角部を含む全表面にわたって設けられている成形型。
【請求項４】
請求項３に記載された成形型において、
上記成形面上に位置する上記保護膜は離型膜により覆われている成形型。
【請求項５】
請求項４に記載された成形型において、
上記離型膜は上記成形型本体の上端角部上に位置する上記保護膜を覆うように下方に延設されている成形型。
【請求項６】
請求項５に記載された成形型において、
上記成形型本体の上端角部に、上記離型膜の膜厚と等しい深さの切欠き部が周回して形成されている成形型。
【請求項７】
請求項１に記載された成形型において、
上記密着膜上に形成された離型膜と、
上記成形面と上記離型膜との間に設けられ、該離型膜を該成形面に密着させる密着膜と、
をさらに備えた成形型。
【請求項８】
請求項７に記載された成形型において、
上記密着膜は上記成形型本体の上端角部を覆うように下方に延設されており、且つ、上記離型膜は下方に延設された上記密着膜を覆うように下方に延設されている成形型。
【請求項９】
請求項８に記載された成形型において、
上記成形型本体の上端角部に、上記密着膜の膜厚と上記離型膜の膜厚との総和と等しい深さの切欠き部が周回して形成されている成形型。
【請求項１０】
請求項７に記載された成形型において、
上記密着膜と上記保護膜とは一体形成されている成形型。
【請求項１１】
請求項１に記載された成形型において、
上記成形型本体は二酸化ケイ素を主成分とするガラスにより形成されている成形型。
【請求項１２】
請求項４又は７に記載された成形型において、
上記離型膜は貴金属または貴金属を含む合金により形成されている成形型。
【請求項１３】
請求項４又は７に記載された成形型において、
上記離型膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＯｓからなる群より選ばれた金属、若しくは、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＯｓからなる群より選ばれた２種以上の金属を含む合金により形成されている成形型。
【請求項１４】
請求項１に記載された成形型において、
上記保護膜はＴａ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＣｒからなる群より選ばれた金属、若しくは、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＣｒからなる群より選ばれた２種以上の金属を含む合金により形成されている成形型。
【請求項１５】
請求項４に記載された成形型において、
上記保護膜の膜厚と上記離型膜の膜厚との総和が１μｍ以下である成形型。
【請求項１６】
請求項７に記載された成形型において、
上記密着膜の膜厚と上記離型膜の膜厚との総和が１μｍ以下である成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学レンズに代表される光学素子の製造方法として、成形型を用いて加熱したガラス材をプレス成形する所謂精密プレス成形法が知られている。例えばガラス素子を精密プレス成形法により成形する場合、ガラス軟化点近傍にまで加熱したガラス材を成形型によりプレスすることとなるため、成形型は高耐熱性、低熱膨張性、及び高硬度を有するものであることが望ましい。一般的に用いられる成形型の材料としては、超硬合金やサーメット等が挙げられる。しかしながら、成形型の材料として超硬合金やサーメットを用いた場合、成形型の精密加工が困難であるという問題や、加工時間が長くなり成形型の加工コストが高くなるという問題がある。また、成形型を加工するための加工ツールが摩耗変形しやすく、成形型の加工形状にばらつきが生じる虞がある。このように成形型の加工形状にばらつきが生じると、所望の形状寸法の光学素子が得られなくなるという問題がある。
【０００３】
このような問題に鑑み、例えば特許文献１には、ガラス製の成形型が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ガラス製の成形型本体と、成形型本体の基底面に接合された金属又はセラミックス製の接合体とからなる成形型が開示されている。特許文献２には、ガラス製の成形型本体の基底部に金属製等の接合体を接合させることにより、成形型の耐久性を向上させることができる、と記載されている。
【特許文献１】特開昭６４−３３０２２号公報
【特許文献２】特開平1−１０２１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超硬合金やサーメット等と比較してガラスは加工性が高いため、特許文献１等に開示されているガラス製の成形型は比較的容易に、且つ高精度に作製することができる。しかしながら、ガラスは脆性材料である。このため、特にプレス時やハンドリング時におけるプレスヘッド等といった成形装置の他の部材との接触等に起因して、成形面とは反対側の基底側角部に割れやカケが発生しやすいという問題がある。基底側角部に割れやカケが発生した場合、所望の光学性能が得られなくなるという問題、最悪の場合には光学素子が成形不能になるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載された、ガラス製の成形型本体と、その成形型本体に接合された接合体とによって構成される成形型は、プレス毎に繰り返し付与される応力や、プレスヘッド等といった成形装置の他の部材との接触による衝撃荷重によって接合体が成形型本体から分離してしまうという問題を有する。すなわち、特許文献２に記載された接合体を有するガラス製の成形型では十分な耐久性を実現することが困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐久性の高いガラス製の成形型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る成形型は、上端面に成形面が形成された柱状のガラス製成形型本体と、成形型本体の下端角部を周回して覆う金属製の保護膜とを備えている。
【０００９】
尚、本明細書において「ガラス」は結晶化ガラスを含むものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、成形型本体の下端角部を覆う金属製の保護膜により成形型本体の下端角部の割れやカケが抑制されるので、耐久性の高いガラス製の成形型を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（実施形態１）
図１は本実施形態１に係る成形型１の断面図である。
【００１３】
本実施形態１に係る成形型１は、成形型本体１０と、保護膜１１と、密着膜１２と、離型膜１３とを有する。
【００１４】
成形型本体１０はガラス（非晶質のガラス又は結晶化ガラス）により形成されている。このため、成形型１は、作製が容易であり、且つ安価に作製することができる。また、成形型１の形状ばらつきを低減することができる。尚、ガラス製の成形型本体１０は、例えば、ガラス母材をマザー金型を用いて精密プレス成形することにより作製することができる。
【００１５】
成形型本体１０に用いるガラスの硝種は特に限定されるものではなく、成形型１の用途によって適宜決定することができる。成形型１がガラス素子等の比較的高温で成形される素子の成形に用いられるものである場合は、成形型本体１０は高耐熱性且つ高硬度であることが好ましい。この場合、例えば、成形型本体１０をＳｉＯ2（二酸化ケイ素）を主成分とする所謂珪酸塩系ガラスで作製することが好ましい。珪酸塩系ガラスは、ガラスの中でも特に高いガラス転移温度（Ｔｇ）、低い熱膨張係数（α）、高い強度を有するからである。珪酸塩系ガラスの具体例としては、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、シリカソーダガラス、シリカライムガラス等が挙げられる。これらの中でも、特に高いガラス転移温度及び低い熱膨張係数を有する、アルカリ成分を含まない石英ガラス等の無アルカリガラスが特に好ましい。
【００１６】
また、さらに高い耐熱性及び耐久性を得る観点から珪酸塩系ガラス等を結晶化させた結晶化ガラスを用いて成形型本体１０を作製しても構わない。
【００１７】
成形型本体１０は、柱状、好ましくは円柱状であり、上端面１０ａには、素子を成形するための、例えば、凹状の成形面が形成されている。一方、装置に対する取り付け面となる下端面１０ｂは平坦（好ましくは、平坦且つ平滑）に形成されている。
【００１８】
取り付け面となる下端面１０ｂの周縁に位置する、下端角部１０ｃは金属製の保護膜１１により周回するように被覆されている。脆性材料であるガラスにより形成された成形型本体１０には割れ、ピッチング、及びカケ等が生じやすい。特に、成形装置と当接する下端角部１０ｃは特に割れ等が生じやすいところ、この割れ等が生じやすい下端角部１０ｃを展延性を有する金属性の保護膜１１により被覆することにより下端角部１０ｃの割れ等を効果的に抑制することができる。
【００１９】
尚、上述した金属製等の接合体はガラス製の成形型本体から脱落しやすいのに対して、金属性の保護膜１１は比較的薄く、柔軟性が高いため、成形型本体１０から脱落しにくい。従って、金属性の保護膜１１を設けることによって、長期にわたってガラス製の成形型本体１０に割れやカケが生じることを抑制することができる。このような観点から、保護膜１１はガラスに対する密着性が高い金属により構成されることが特に好ましい。ガラスに対する密着性が高い材料の例としては、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属や、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＣｒからなる群より選ばれた２種以上の金属を含む合金（好ましくは、実質的にＴａ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＣｒからなる群より選ばれた２種以上の金属からなる合金）が挙げられる。
【００２０】
また、成形型１が特にガラス素子等の比較的高温で成形される素子を成形するためのものである場合は、保護膜１１が高耐熱性及び抗酸化性を有することが好ましい。
【００２１】
本実施形態１では、保護膜１１は下端角部１０ｃを被覆すると共に下端面１０ｂ全体を覆うように形成されている。保護膜１１を下端角部１０ｃのみを被覆するように形成した場合、下端面１０ｂが成形機の取り付け面等と接触、衝突することにより、下端面１０ｂの下に位置する保護膜１１の端から剥離する虞があるが、図１に示すように下端面１０ｂ全体を被覆するように形成することによって、保護膜１１が成形型本体１０から剥離することを効果的に抑制することができる。さらに保護膜１１の剥離を効果的に抑制する観点から、保護膜１１を成形型本体１０の全表面を覆うように設けてもよい。
【００２２】
上述のように、成形型本体１０の下端面１０ｂは保護膜１１により被覆されている一方、上端面１０ａは密着膜１２及び離型膜１３により被覆されている。離型膜１３は被成形体の成形型１に対する離型性を向上させるためのものである。本明細書において「離型膜」とは、成形型本体１０よりも被成形体に対する離型性が高い膜のことをいう。言い換えれば、成形型本体１０よりも被成形体に対する密着性が低い膜のことをいう。
【００２３】
成形面上に離型膜１３を設けることにより、素子の成形がスムーズになり、素子の割れやカケ等の成形不良を低減することができる。従って、素子の生産性及び良品率を向上することができる。
【００２４】
また、離型膜１３は成形される素子の材料に対して不活性であることが好ましい。
【００２５】
例えば、成形型１がガラス素子を成形するためのものである場合、離型膜１３は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ等の貴金属、又はＰｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＯｓからなる群から選ばれた２種以上の貴金属を含む合金（好ましくは、実質的にＰｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＯｓからなる群から選ばれた２種以上の貴金属からなる合金）等であることが好ましい。
【００２６】
離型膜１３と成形型本体１０との間に設けられた密着膜１２は離型膜１３の成形型本体１０に対する密着性を向上するものである。密着膜１２は離型膜１３よりも成形型本体１０に対する密着性を有し、且つ、離型膜１３に対しても高い密着性を有する。この密着膜１２を設けることによって離型膜１３の剥離を効果的に抑制することができる。特に、成形型１がガラス素子を成形するためのものである場合、離型膜１３のガラスに対する密着性は低く、ガラス製の成形型本体１０に対する密着性も低い。このため、密着膜１２が存在しない場合は、離型膜１３は成形型本体１０から剥離しやすい。しかしながら、このような場合であっても、密着膜１２を設けることによって離型膜１３の剥離を効果的に抑制することができる。
【００２７】
密着膜１２は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属や、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＣｒからなる群より選ばれた２種以上の金属を含む合金（好ましくは、実質的にＴａ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＣｒからなる群より選ばれた２種以上の金属からなる合金）等に形成することができる。密着膜１２を保護膜１１と同一材料により形成してもよく、また、密着膜１２と保護膜１１とを同一膜から同一工程で形成しても構わない。
【００２８】
本実施形態１では、密着膜１２及び離型膜１３は成形面が形成された上端面１０ａを覆うと共に、上端角部を覆うように上端面１０ａ上から下方に延設されている。すなわち、密着膜１２及び離型膜１３の端部は成形型本体１０の周面上に位置するように形成されている。このようにすることによって、密着膜１２及び離型膜１３が成形型本体１０から剥離することを効果的に抑制することができる。
【００２９】
尚、導電性を有する金属製の密着膜１２及び離型膜１３を成形型本体１０の上に設けることによって、離型性を向上させると共に、成形型１の帯電を抑制することができる。従って、雰囲気中のゴミ等が付着することを効果的に抑制することができる。
【００３０】
また、密着膜１２の膜厚と離型膜１３の膜厚との合計膜厚は１μｍ以下であることが好ましい。そうすることによって、成形面の形状精度を保持することが容易となる。
【００３１】
尚、密着膜１２及び離型膜１３は例えばスパッタリング法等により形成することができる。
【００３２】
図２は成形型１の使用形態を表す図である。
【００３３】
成形型１は、例えば下型として、ヒーター４が埋設された下加熱板５の上に配置される。成形型１の成形面に対向するように、上型２が配置される。上型２の基底面は、ヒーター４が埋設された上加熱板３に取り付けられる。上加熱板３はシリンダ等の加圧器（図示せず）に接続されており、その加圧器の機能により成形型１と上型２との間に配置されるガラス材６がプレスされる。尚、成形型１と上型２とは外径が等しく、成形型１と上型２とのまわりには、成形型１の外径とほぼ等しい内径を有する胴型７が設けられている。成形型１と上型２とは胴型７内を摺動するように構成されており、この胴型７により成形型１と上型２との相対位置ずれが抑制されている。
【００３４】
成形型１は、各部材の熱膨張量を考慮して、ある程度の遊びをもって下加熱板５に固定されている。このため、素子を成形する際に成形型１はある程度変位し、下加熱板５と衝突する虞がある。成形型本体１０は脆性であるガラス製であるため、下加熱板５との衝突によって、特に下端角部１０ｃ等に割れ、ピッチング、カケ等が発生する虞がある。しかし、本実施形態１では、下端角部１０ｃ及び下端面１０ｂが展延性を有する金属性の保護膜１１によって被覆されているために、割れ等の発生が効果的に抑制される。また、割れ等が抑制されるため、成形型１全体の熱分布も安定し、素子の安定生産が可能となる。
【００３５】
尚、図２に示す使用例では、成形型１を下型として用いているが、成形型１を上型として用いても勿論構わない。
【００３６】
（変形例１：実施形態１の第１の変形例）
図３は本変形例１に係る成形型の断面図である。
【００３７】
本変形例に係る成形型では、成形型本体１０の上端角部に密着膜１２の膜厚ｔ２と離型膜１３の膜厚ｔ３の総和と等しい深さｔ４の切欠き部１０ｄが周回して形成されている。このため、離型膜１３の表面と成形型本体１０の周面とがほぼ面一となっている。
【００３８】
実施形態１に係る成形型１では、図１に示すように、離型膜１３により成形型１の周面に段差が形成されている。このため、図２に示すように、成形型１が胴型７に対して摺動すると、その段差部で摺動抵抗が発生し、それが原因となり離型膜１３及び密着膜１２が成形型本体１０から剥離する虞がある。
【００３９】
しかしながら、本変形例１では離型膜１３の表面と成形型本体１０の表面とがほぼ面一となっているため、胴型７との摺動抵抗に起因する離型膜１３及び密着膜１２の剥離を効果的に抑制することができる。
【００４０】
（変形例２：実施形態１の第２の変形例）
図４は本変形例２に係る成形型の断面図である。
【００４１】
本変形例２に係る成形型では、保護膜１１が成形型本体１０の全表面を被覆するように形成されている。保護膜１１のうち上端面１０ａの上に位置する部分は密着膜１２としての機能を兼ね備えているため、言い換えれば、本変形例２では、密着膜と保護膜とが一体形成されている。
【００４２】
本変形例２のように、保護膜１１を成形型本体１０の下端角部を含む全表面を被覆するように形成することによって、保護膜１１の剥離をさらに効果的に抑制することができる。また、別個に保護膜１１と密着膜１２とを形成する場合と比較して、密着層としての機能を兼ね備えた保護膜１１を少ない工程により形成することができる。
【００４３】
本変形例２では、密着膜としての機能を兼ね備える、保護膜１１の上端面１０ａの上に位置する部分と成形型本体１０の上端角部を被覆する保護膜１１の部分とを被覆するように離型膜１３が形成されている。成形面の形状を保持する観点から、保護膜１１の膜厚と離型膜１３の膜厚との総和は１μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
（変形例３：変形例２のさらなる変形例）
図５は本変形例３に係る成形型の断面図である。
【００４５】
本変形例３では、成形型本体１０の上端角部に離型膜１３の膜厚ｔ２と等しい深さｔ４の切欠き部１０ｄが周回して形成されており、成形型本体１０の周面と離型膜１３の表面とがほぼ面一となっている。このため、変形例１において説明した理由と同様の理由により、胴型７との摺動抵抗に起因する離型膜１３の剥離を効果的に抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本発明にかかる光学素子成形型は耐久性に優れたものである。このため、プラスティック製の光学素子やガラス製の光学素子等の成形に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態１に係る成形型１の断面図である。
【図２】成形型１の使用形態を表す図である。
【図３】変形例１に係る成形型の断面図である。
【図４】変形例２に係る成形型の断面図である。
【図５】変形例３に係る成形型の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      成形型
２      上型
３      上加熱板
４      ヒーター
５      下加熱板
６      ガラス材
７      胴型
１０      成形型本体
１１      保護膜
１２      密着膜
１３      離型膜
【図１】
2007137687.tif 000003
【図２】
2007137687.tif 000004
【図３】
2007137687.tif 000005
【図４】
2007137687.tif 000006
【図５】
2007137687.tif 000007